游泳鏡盒注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模帶開(kāi)題報(bào)告.zip
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附錄1:外文翻譯注塑模具單門優(yōu)化李繼權(quán),李德群,郭志英,左海元(上海交通大學(xué)塑性科技學(xué)院,上海200030)電子郵件:hutli163.com2010年11月22日收到; 修訂于2007年3月19日摘要:本文介紹了注塑模具單門位置優(yōu)化方法。 的目標(biāo)門優(yōu)化是最大限度地減少注塑件的翹曲,因?yàn)槁N曲是大多數(shù)關(guān)鍵的質(zhì)量問(wèn)題注塑部件受到門位置的影響很大。 特征翹曲定義為最大比在特征表面上移動(dòng)到特征表面的突出長(zhǎng)度以描述部分翹曲。 優(yōu)化是結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)找到最佳門位置,其中模擬退火算法用于搜索最佳值。 最后,文中討論了一個(gè)例子,可以得出結(jié)論,提出的方法是有效的。關(guān)鍵詞:注塑模具,澆口位置,優(yōu)化,特征翹曲doi:10.1631 / jzus.2007.A1077文件編號(hào):A中文編號(hào):TQ320.66介紹注塑成型是廣泛應(yīng)用的plex但是高效的生產(chǎn)技術(shù)各種塑料制品,特別是那些具有生產(chǎn)要求高,耐受性好,復(fù)雜的形狀。 注塑件的質(zhì)量是塑料,零件幾何,模具的功能結(jié)構(gòu)和工藝件。 最重要的注塑模具的一部分基本上如下三套組件:腔,門和跑步者,和冷卻系統(tǒng)。Lam和Seow(2000)和Jin和Lam(2002)通過(guò)改變壁厚來(lái)實(shí)現(xiàn)空腔平衡,的部分。 平衡填充過(guò)程中空腔產(chǎn)生均勻分布的壓力和溫度,這可以大大減少翹曲那個(gè)部分。 但空腔平衡只是其中之一部分品質(zhì)的重要影響因素。埃斯佩其次,該部分具有其功能要求厚度不應(yīng)通常變化。從注塑模具設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看,門的特點(diǎn)是其大小和位置,以及跑步系統(tǒng)的大小和布局。門尺寸流道布局通常被確定為常數(shù)。相對(duì)來(lái)說(shuō),門的位置和跑步者的大小更多靈活,可以變化影響質(zhì)量的部分。因此,他們通常是設(shè)計(jì)pa-優(yōu)化參數(shù)。Lee和Kim(1996a)優(yōu)化了大小賽跑者和大門平衡流氓系統(tǒng),注射腔。跑步平衡是描述為入口壓力的差異具有相同空腔的多腔模具,以及在熔體流動(dòng)結(jié)束時(shí)的壓力差異每個(gè)腔中的路徑為不同的家庭模具腔體積和幾何形狀。方法論顯示出均勻的壓力分布在多個(gè)模具的整個(gè)成型周期內(nèi)的空腔空腔模具。Zhai等(2005a)提出了兩個(gè)門一個(gè)成型腔的優(yōu)化優(yōu)化,基于壓力梯度的cient搜索方法(PGSS),然后將焊接線定位到通過(guò)改變流道尺寸形成多門零件所需的位置(Zhai等,2006)。如大批量需要多個(gè)門來(lái)縮短最大值,媽媽流路,相應(yīng)減少注射壓力。該方法是有希望的,一個(gè)單腔的門和跑步者的標(biāo)志多個(gè)門生產(chǎn)許多注塑件有一個(gè)門,無(wú)論是在單腔模具還是在多腔模具。因此,門的位置單門是最常見(jiàn)的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化。形狀分析方法是由Courbebaisse和Garcia(2002)發(fā)表,其中注射成型的最佳澆口位置為est-交配。隨后,他們開(kāi)發(fā)了這種方法 - 進(jìn)一步應(yīng)用于單門位置op-L形例子的定時(shí)化(Courbebaisse,2005)。而且易于使用,并不耗時(shí)它僅僅用于簡(jiǎn)單的平板零件的轉(zhuǎn)動(dòng)均勻厚度。Pandelidis和Zou(1990)提出了opti-門的位置,間接的質(zhì)量措施與翹曲和物質(zhì)退化有關(guān)被表示為溫度dif-絕對(duì)的術(shù)語(yǔ),超額的術(shù)語(yǔ)和摩擦過(guò)熱期翹曲受上述影響因素,但它們之間的關(guān)系并不明確。因此,優(yōu)化效果受到限制確定加權(quán)因子。Lee和Kim(1996b)開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)化選擇方法的門位置,其中一組初始門位置由設(shè)計(jì)者提出那么最佳門由相鄰節(jié)點(diǎn)定位評(píng)估方法。結(jié)論在很大程度上很大程度上取決于人類設(shè)計(jì)師的直覺(jué),因?yàn)樵摲椒ǖ牡谝徊绞腔谠O(shè)計(jì)師的主張。所以結(jié)果是一個(gè)大的ex-帳篷限于設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)。Lam和Jin(2001)開(kāi)發(fā)了一個(gè)門口基于最小化的優(yōu)化方法流路長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD L)和填充時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD T)注塑過(guò)程。隨后,Shen等2004a; 2004b)優(yōu)化了門的位置設(shè)計(jì)通過(guò)最小化填充壓力的加權(quán)和,不同流路之間的填充時(shí)間差,溫度差異和過(guò)度包裝百分比。Zhai等(2005b)研究了最佳門位置具有注射壓力的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)填充結(jié)束。這些研究人員提出了對(duì)象 - 作為注塑成型的功能灌裝操作與產(chǎn)品相關(guān)素質(zhì)。但是,肛門和質(zhì)量非常復(fù)雜,不明確他們之間已經(jīng)觀察到關(guān)系。它是也難以選擇合適的加權(quán)因子為每個(gè)術(shù)語(yǔ)。這里給出了一個(gè)新的目標(biāo)函數(shù)評(píng)估注塑件的翹曲優(yōu)化門位置。為了測(cè)量零件質(zhì)量二直觀地,這個(gè)調(diào)查定義了特征翹曲評(píng)估零件翹曲,從而評(píng)估Moldflow的“flow plus翹曲”模擬輸出塑料洞察(MPI)軟件。目標(biāo)func-最小化以實(shí)現(xiàn)最小變形門位優(yōu)化。模擬退火al-采用算法搜索最優(yōu)門位置。給出一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明效果,提出優(yōu)化程序的精度。質(zhì)量指標(biāo):特點(diǎn)特征經(jīng)紗的定義為了將優(yōu)化理論應(yīng)用于門設(shè)計(jì),必須在該部分中規(guī)定該部件的質(zhì)量措施第一個(gè)例子。術(shù)語(yǔ)“質(zhì)量”可以參考許多產(chǎn)品性能,如機(jī)械,熱,電氣,光學(xué),人體工學(xué)或幾何支撐,ERTIES。有兩種類型的零件質(zhì)量措施:直接和間接。一種模型,數(shù)值模擬結(jié)果的關(guān)系將是其特征在于直接質(zhì)量測(cè)量。相反,零件質(zhì)量的間接測(cè)量與之相關(guān)目標(biāo)質(zhì)量,但不能提供直接估計(jì)的質(zhì)量。對(duì)于翹曲,間接質(zhì)量措施相關(guān)作品是注射性能之一成型流動(dòng)行為或加權(quán)總和。表現(xiàn)為填充時(shí)間dif-沿著不同的流動(dòng)路徑,溫度差 - 重要的,超額的百分比等等。它是ob-那么翹曲受到這些表現(xiàn)的影響,肛門,但翹曲與這些之間的關(guān)系表演不清楚和決心這些加權(quán)因素相當(dāng)困難。因此,用上述目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化可能不會(huì)使部件翹曲最小化完善的優(yōu)化技術(shù)。有時(shí),不正當(dāng)加權(quán)因素將導(dǎo)致絕對(duì)錯(cuò)誤的重新sults。一些統(tǒng)計(jì)量從節(jié)點(diǎn)位移被表征為直接的質(zhì)量措施達(dá)到最小變形相關(guān)優(yōu)化研究。統(tǒng)計(jì)量通常是最大節(jié)點(diǎn)位移,av-十分之一百分位數(shù)節(jié)點(diǎn)位移的損失,以及整體平均節(jié)點(diǎn)位移(Lee和Kim,1995; 1996年b)。這些節(jié)點(diǎn)位移很容易從仿真結(jié)果中可以看出,在某種程度上代表變形。但統(tǒng)計(jì)流離失所不能有效描述注射成型的變形部分。在行業(yè),設(shè)計(jì)師和制造商通常更加注重零件翹曲程度一些具體特點(diǎn)比整體變形注塑件。在這項(xiàng)研究中,特征翹曲定義為描述變形注塑件。特征翹曲是該比例特征面的最大位移特征面的投影長(zhǎng)度(圖1):其中是特征翹曲,h是最大值特征面上的位移偏離參考平臺(tái),L是投影長(zhǎng)度參考方向上的特征曲面平行參考平臺(tái)。對(duì)于復(fù)雜的功能(只有平面功能這里討論的特征翹曲通常是sepa-在參考平面上分為兩個(gè)成分,它們?cè)?D坐標(biāo)系上表示:其中x,y是組分特征翹曲X,Y方向,L x,L y為投影長(zhǎng)度X,Y分量上的特征曲面。功能翹曲評(píng)估確定目標(biāo)特征后加上相應(yīng)的參考平面方向,可計(jì)算L值立即從部分與計(jì)算分析幾何的方法(圖2)。 L是一個(gè)常數(shù)對(duì)于指定特征表面上的任何部分,被拒絕的方向。 但是h的評(píng)估更多比L更復(fù)雜注塑成型工藝的模擬是一個(gè)常用技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)零件的質(zhì)量標(biāo)志,模具設(shè)計(jì)和工藝設(shè)置。 的結(jié)果翹曲模擬表示為節(jié)點(diǎn)去除,對(duì)X,Y,Z分量(W x,W y,W z)的折射率,節(jié)點(diǎn)位移W.W是向量的向量長(zhǎng)度W xi,W yj和W zk的和,其中i,j,k是單位矢量X,Y,Z分量。 h是最大值特征面上的節(jié)點(diǎn)位移,這與正常方向相關(guān)參考平面,并可以從中得出結(jié)果翹曲模擬為了計(jì)算h,第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)是首先評(píng)估如下:其中W i是正常方向的偏轉(zhuǎn)第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的參考平面; W ix,W iy,W iz是第i個(gè)節(jié)點(diǎn)X,Y,Z分量的偏差; ,是參考的法向量的角度; A和B是要突出的功能的終端節(jié)點(diǎn)方向(圖2); W A和W B是偏差節(jié)點(diǎn)A和B:其中W Ax,W Ay,W Az是X,Y,Z上的偏轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)A的組件; W Bx,W By和W Bz是除節(jié)點(diǎn)B的X,Y,Z分量的反射; iA和iB是終端節(jié)點(diǎn)的加權(quán)因子,計(jì)算公式如下:其中L iA是第i個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的投影機(jī)距離和節(jié)點(diǎn)A.最終,h是最大值絕對(duì)值W在行業(yè)中,翹曲的檢查是在一個(gè)測(cè)量?jī)x的幫助下進(jìn)行測(cè)量部分應(yīng)放置在參考平臺(tái)上,形成。 h的值是最大值讀取測(cè)量部分之間的空間面和參考平臺(tái)。GATE位置優(yōu)化問(wèn)題公式質(zhì)量術(shù)語(yǔ)“翹曲”是指永久 - 零件變形,這不是造成的施加的載荷。它是由差異收縮引起的在整個(gè)部分,由于聚合物的不平衡流動(dòng),包裝,冷卻和結(jié)晶。門在注射模具中的放置是總模具中最重要的變量之一設(shè)計(jì)。模制件的質(zhì)量非常高,受到門的位置的影響,因?yàn)樗绊懥怂芰狭魅肽G坏姆绞?。因此,不同的門位置引入inho-方向,密度,壓力的大氣溫度分布,相應(yīng)地引入不同的翹曲值和分布。因此,門位置是一個(gè)有價(jià)值的設(shè)計(jì)變量,以最小化注塑件翹曲。因?yàn)閏or-門位置與翹曲分布之間的關(guān)系在很大程度上獨(dú)立于熔體和模具溫度,假設(shè)在這個(gè)調(diào)查中模具條件保持不變。該注塑部件翹曲由量化特征翹曲在前面討論過(guò)部分。單門位置優(yōu)化因此可以制定如下其中是特征翹曲; p是注射門口壓力; p 0是允許的,注塑機(jī)的密封壓力或設(shè)計(jì)師規(guī)定的允許注射壓力或制造商; X是坐標(biāo)矢量候選門位置; X i是有限的節(jié)點(diǎn)元件網(wǎng)格模型的注塑成型零件過(guò)程模擬; N是節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。在有限元網(wǎng)格模型中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)是門的可能候選。 那里-前面,可能的門位置總數(shù)N p是N個(gè)節(jié)點(diǎn)的總數(shù)的函數(shù)要優(yōu)化的門位數(shù)總數(shù)n:在這項(xiàng)研究中,只有單門位置問(wèn)題被調(diào)查。模擬退火算法模擬退火算法是其中之一最強(qiáng)大和最受歡迎的元啟發(fā)式解決由于提供優(yōu)化問(wèn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題的全球解決方案。該算法基于Metropolis等人的算法(1953年),這是最初提出的一種手段找到一個(gè)收集的均衡配置原子在給定的溫度。連接是 - 補(bǔ)充該算法和數(shù)學(xué)最小化首先被Pincus(1970)注意到,但它是Kirkpatrick等人(1983)提出它形成組合優(yōu)化技術(shù)的基礎(chǔ),(和其他)問(wèn)題。為了將模擬退火方法應(yīng)用于優(yōu)化問(wèn)題,使用目標(biāo)函數(shù)f作為能量函數(shù)E.而不是找到低的能量配置,問(wèn)題成為尋求近似全局最優(yōu)解。配置 - 替代設(shè)計(jì)變量的值為身體的能量配置,和該過(guò)程的控制參數(shù)代替溫度。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器用作a為設(shè)計(jì)變量生成新值的方式。很明顯,這個(gè)算法只需要mini-考慮到這些問(wèn)題。因此,形成最大化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù) - 乘以( - 1)以獲得能力的形式。模擬退火的主要優(yōu)點(diǎn)其他方法的算法是避免的能力被困在當(dāng)?shù)氐淖畹忘c(diǎn)。該算法em-隨機(jī)搜索,不僅可以接受減少目標(biāo)函數(shù)f的變化,也是接受一些增加它的改變。后者是以概率p接受其中的f是F的增加中,k是玻爾茲曼常數(shù),牛逼是與之類似的控制參數(shù)原始應(yīng)用程序被稱為系統(tǒng)“溫度”與目標(biāo)函數(shù)無(wú)關(guān)參與其中。在門位優(yōu)化的情況下,該算法的實(shí)現(xiàn)如圖3所示,該算法詳細(xì)說(shuō)明如下:(1)SA算法從初始門限位置開(kāi)始,具有“溫和”的分配值T k的“噸“參數(shù)T(”溫度“計(jì)數(shù)器是初始設(shè)置為零)正確的控制參數(shù)c(0 c1)退火過(guò)程和馬爾科夫鏈產(chǎn)生給出。(2)SA算法生成一個(gè)新的門位置X新的附近的X老和價(jià)值計(jì)算目標(biāo)函數(shù)F(X)。(3)新門口位置將被接受概率由接受函數(shù)確定產(chǎn)生均勻隨機(jī)變量P unif0,1。 如果P unif P accept,X new被接受; 否則是拒絕(4)重復(fù)這個(gè)過(guò)程足夠大T k的迭代次數(shù)(N生成)。 的序列以這種方式生成的試閘位置稱為馬可夫鏈。(5)然后生成新的馬可夫鏈(從最后接受的門位置開(kāi)始以前的馬可夫鏈)減少“溫度”T k + 1 = cT k,并且相同的過(guò)程繼續(xù)去除“溫度”的壓縮值直到算法停止。圖模擬退火算法的流程圖應(yīng)用與討論對(duì)復(fù)雜工業(yè)部件的應(yīng)用是在本節(jié)中介紹,以說(shuō)明擬議的質(zhì)量測(cè)量和優(yōu)化方法。該部件由制造商提供,如圖4所示。在這部分中,基面的平坦度最大重要輪廓精度要求。因此,在基底表面上討論了特征翹曲哪個(gè)參考平臺(tái)被指定為水平平面附著在基面上,指定方向?yàn)橥队皡⒖紤?yīng)用于復(fù)雜工業(yè)部件在本節(jié)中介紹,以說(shuō)明擬議的質(zhì)量測(cè)量和優(yōu)化方法。該部件由制造商提供,如圖4所示。在這部分中,基面的平坦度最大重要輪廓精度要求。因此,在基底表面上討論了特征翹曲哪個(gè)參考平臺(tái)被指定為水平平面附著在基面上,指定方向的投影參考玻璃纖維的不均勻取向分布,如圖6a所示。圖6a示出了玻璃纖維方向從負(fù)方向變?yōu)閜osi-由于門的位置,特別是纖維取向的最大變化出現(xiàn)在門口附近。偉大的多元化介紹了由門位引起的纖維取向嚴(yán)重差異收縮。因此,顯著的翹曲是值得注意的,門的位置必須是優(yōu)化以減少部分翹曲要優(yōu)化門位置,在“模擬”一節(jié)中討論的尋找搜索退火算法“應(yīng)用于該部分。該最大迭代次數(shù)選擇為30到確保優(yōu)化的精度,每個(gè)允許的最大隨機(jī)試驗(yàn)次數(shù)優(yōu)化門位置,在“模擬”一節(jié)中討論的尋找搜索退火算法“應(yīng)用于該部分。該最大迭代次數(shù)選擇為30到確保優(yōu)化的精度,和每次允許的最大隨機(jī)試驗(yàn)次數(shù)。結(jié)論特征翹曲定義為描述戰(zhàn)爭(zhēng) - 注塑件的頁(yè)面,并基于評(píng)估在這個(gè)數(shù)值模擬軟MPI中調(diào)查。 功能翹曲評(píng)估為主數(shù)值模擬結(jié)合模擬退火算法優(yōu)化單門位置 - 注塑模具。 工業(yè)部分是以示例來(lái)說(shuō)明所提出的方法。該方法導(dǎo)致最佳門位置這部分對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)是令人滿意的。此方法也適用于其他優(yōu)化翹曲最小化的問(wèn)題,如位置多門優(yōu)化,壓制和各向異性材料的選擇。參考Courbebaisse, G., 2005. 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